Trong thập kỷ sắp tới, chúng ta sẽ chứng kiến nhiều hơn nữa những chuyến tàu từ Trái Đất lên Mặt Trăng, sau khi khám phá sẽ tính đến chuyện lập căn cứ lâu dài trên đó. Sứ mệnh này chắc chắn có nhiều thách thức và một trong số đó, tuy nhỏ nhưng quan trọng, là giờ trên Mặt Trăng.
Hiện tại Mặt Trăng không có giờ độc lập. Mỗi nhiệm vụ lên Mặt Trăng sử dụng thang thời gian riêng liên kết với giờ phối hợp quốc tế (Coordinated Universal Time - UTC). UTC là giờ tiêu chuẩn mà theo đó đồng hồ trên Trái Đất được thiết lập. Nhưng phương pháp này tương đối thiếu chính xác và các tàu vũ trụ khám phá Mặt Trăng không đồng bộ thời gian với nhau. Cách chọn thời gian này ổn khi các phi thuyền hoạt động độc lập, nhưng sẽ gặp vấn đề khi có nhiều tàu vũ trụ cùng hoạt động. Các cơ quan vũ trụ cũng sẽ muốn theo dõi chúng bằng điều hướng vệ tinh, vốn dựa trên tín hiệu thời gian chính xác.
Không rõ liệu giờ quốc tế trên Mặt Trăng sẽ như thế nào. Đồng hồ trên Trái Đất và Mặt Trăng chạy ở tốc độ khác nhau, do lực hấp dẫn khác nhau giữa hai nơi này. Giờ Mặt Trăng chính thức có thể được dựa trên một hệ thống đồng hồ được thiết kế để đồng bộ với UTC, hoặc nó có thể hoạt động độc lập với giờ Trái Đất. Hồi tháng 11/2022, đại diện các cơ quan vũ trụ và các tổ chức học thuật trên toàn thế giới đã họp ở Hà Lan để đưa ra dự thảo cách định giờ trên Mặt Trăng. Nhóm này phải đưa ra quyết định càng sớm càng tốt, nếu không, các cơ quan vũ trụ nhà nước và công ty vũ trụ tư nhân sẽ tự đưa ra cách định giờ riêng của họ.
Chúng ta cần phải thiết lập giờ Mặt Trăng là vì cần phải tạo ra một hệ thống định vị toàn cầu bằng vệ tinh (global satellite navigation system - GNSS) dành riêng cho Mặt Trăng, tương tự như hệ thống định vị toàn cầu và các mạng lưới điều hướng vệ tinh khác đang hoạt động ở Trái Đất. Các cơ quan vũ trụ có kế hoạch lắp đặt hệ thống GNSS cho Mặt Trăng từ 2030. Cho đến lúc đó, các sứ mệnh lên Mặt Trăng xác định vị trí của mình qua việc sử dụng sóng vô tuyến gửi về các an-ten lớn ở Trái Đất vào một thời gian nhất định. Nhưng với việc ngày càng nhiều chuyến thám hiểm Mặt Trăng trong tương lai, sẽ không có đủ nguồn lực cho tất cả. Các chuyến thám hiểm Mặt Trăng cần có thời gian mặt trăng chính thức để làm việc chung với nhau. Mọi thứ cần phải được theo dõi theo một tham chiếu thời gian, nếu không sẽ trở nên hỗn loạn và không ăn nhập gì với nhau cả. NASA và Cơ quan hàng không vũ trụ Châu Âu đều có những kế hoạch riêng của mình nhưng cũng chỉ đang trong giải đoạn thử nghiệm và sẽ mất nhiều thời gian trước khi mọi thứ hoạt động trơn tru.
Việc định giờ mặt trăng không hề đơn giản. Dù định nghĩa “giây” giống nhau ở khắp mọi nơi, lý thuyết tương đối đặc biệt nói rằng đồng hồ chạy chậm hơn trong môi trường có lực hấp dẫn mạnh hơn. Lực hấp dẫn của Mặt Trăng yếu hơn Trái Đất, nghĩa là đối với một người ở Trái Đất, đồng hồ mặt trăng sẽ chạy nhanh hơn so với đồng hồ trái đất. Người ta ước tính rằng một đồng hồ mặt trăng sẽ chạy nhanh hơn 56 micro giây trong 24 giờ. Đồng hồ mặt trăng cũng sẽ thay đổi (cho dù rất nhỏ) tùy theo vị trí của nó trên bề mặt Mặt Trăng bởi vì chuyển động quay của nó. Nói một cách vui vẻ là đây giống như là một thiên đường cho những chuyên gia về thuyết tương đối khi phải cân nhắc rất nhiều yếu tố khác nhau.
Định giờ mặt trăng tiêu chuẩn cần thiết lập ít nhất ba đồng hồ chính chạy với nhịp tự nhiên của Mặt Trăng, và sau đó kết hợp ba giờ lại qua một thuật toán để tạo ra một mốc thời gian “ảo” chính xác. Những gì diễn ra sau đó phụ thuộc vào quyết định của các nhà đo lường học. Họ có thể để giờ mặt trăng dựa vào giờ UTC. Trong trường hợp này, giờ mặt trăng ảo này sẽ được đồng bộ thường xuyên với giờ UTC. Giữa các lần đồng bộ, các đồng hồ mặt trăng chính sẽ tiếp tục ghi giờ cho đến lần đồng bộ tiếp theo. Điều này có lợi thế là đơn giản cho người dùng.
Một giải pháp khác là sẽ sử dụng kết quả tổng hợp từ ba chiếc đồng hồ chính như là thời gian độc lập và liên tục, và so sánh nó với giờ UTC. Theo cách này, ngay cả khi kết nối với Trái Đất bị mất, đồng hồ trên Mặt Trăng vẫn thống nhất với nhau và đảm bảo việc điều hướng và giao tiếp. Thiết lập một thời gian độc lập là một mô hình được các cơ quan hàng không vũ trụ nhắm đến để thực hiện các nhiệm vụ không gian xa xôi hơn, chẳng hạn tới Sao Hỏa. Truyền tín hiệu UTC từ Trái Đất lên Sao Hỏa chắc chắn là phức tạp hơn rất nhiều so với việc truyền lên Mặt Trăng.
Nếu chọn giải pháp này, ngày trên Mặt Trăng cũng có thể được định khác đi so với ngày trên Trái Đất. Ngày trái đất lúc nào cũng quan trọng đối với phi hành gia vì nhu cầu ngủ của con người trong chu kỳ 24 tiếng. Bên cạnh đó, vị trí đặt các đồng hồ chính trên Mặt Trăng cũng cần phải được quyết định, có thể là trong quỹ đạo Mặt Trăng hoặc trên bề mặt. (Ở Trái Đất, cao độ ảnh hưởng đến tốc độ kim).
Theo SA.
Hiện tại Mặt Trăng không có giờ độc lập. Mỗi nhiệm vụ lên Mặt Trăng sử dụng thang thời gian riêng liên kết với giờ phối hợp quốc tế (Coordinated Universal Time - UTC). UTC là giờ tiêu chuẩn mà theo đó đồng hồ trên Trái Đất được thiết lập. Nhưng phương pháp này tương đối thiếu chính xác và các tàu vũ trụ khám phá Mặt Trăng không đồng bộ thời gian với nhau. Cách chọn thời gian này ổn khi các phi thuyền hoạt động độc lập, nhưng sẽ gặp vấn đề khi có nhiều tàu vũ trụ cùng hoạt động. Các cơ quan vũ trụ cũng sẽ muốn theo dõi chúng bằng điều hướng vệ tinh, vốn dựa trên tín hiệu thời gian chính xác.
Không rõ liệu giờ quốc tế trên Mặt Trăng sẽ như thế nào. Đồng hồ trên Trái Đất và Mặt Trăng chạy ở tốc độ khác nhau, do lực hấp dẫn khác nhau giữa hai nơi này. Giờ Mặt Trăng chính thức có thể được dựa trên một hệ thống đồng hồ được thiết kế để đồng bộ với UTC, hoặc nó có thể hoạt động độc lập với giờ Trái Đất. Hồi tháng 11/2022, đại diện các cơ quan vũ trụ và các tổ chức học thuật trên toàn thế giới đã họp ở Hà Lan để đưa ra dự thảo cách định giờ trên Mặt Trăng. Nhóm này phải đưa ra quyết định càng sớm càng tốt, nếu không, các cơ quan vũ trụ nhà nước và công ty vũ trụ tư nhân sẽ tự đưa ra cách định giờ riêng của họ.
Chúng ta cần phải thiết lập giờ Mặt Trăng là vì cần phải tạo ra một hệ thống định vị toàn cầu bằng vệ tinh (global satellite navigation system - GNSS) dành riêng cho Mặt Trăng, tương tự như hệ thống định vị toàn cầu và các mạng lưới điều hướng vệ tinh khác đang hoạt động ở Trái Đất. Các cơ quan vũ trụ có kế hoạch lắp đặt hệ thống GNSS cho Mặt Trăng từ 2030. Cho đến lúc đó, các sứ mệnh lên Mặt Trăng xác định vị trí của mình qua việc sử dụng sóng vô tuyến gửi về các an-ten lớn ở Trái Đất vào một thời gian nhất định. Nhưng với việc ngày càng nhiều chuyến thám hiểm Mặt Trăng trong tương lai, sẽ không có đủ nguồn lực cho tất cả. Các chuyến thám hiểm Mặt Trăng cần có thời gian mặt trăng chính thức để làm việc chung với nhau. Mọi thứ cần phải được theo dõi theo một tham chiếu thời gian, nếu không sẽ trở nên hỗn loạn và không ăn nhập gì với nhau cả. NASA và Cơ quan hàng không vũ trụ Châu Âu đều có những kế hoạch riêng của mình nhưng cũng chỉ đang trong giải đoạn thử nghiệm và sẽ mất nhiều thời gian trước khi mọi thứ hoạt động trơn tru.
Việc định giờ mặt trăng không hề đơn giản. Dù định nghĩa “giây” giống nhau ở khắp mọi nơi, lý thuyết tương đối đặc biệt nói rằng đồng hồ chạy chậm hơn trong môi trường có lực hấp dẫn mạnh hơn. Lực hấp dẫn của Mặt Trăng yếu hơn Trái Đất, nghĩa là đối với một người ở Trái Đất, đồng hồ mặt trăng sẽ chạy nhanh hơn so với đồng hồ trái đất. Người ta ước tính rằng một đồng hồ mặt trăng sẽ chạy nhanh hơn 56 micro giây trong 24 giờ. Đồng hồ mặt trăng cũng sẽ thay đổi (cho dù rất nhỏ) tùy theo vị trí của nó trên bề mặt Mặt Trăng bởi vì chuyển động quay của nó. Nói một cách vui vẻ là đây giống như là một thiên đường cho những chuyên gia về thuyết tương đối khi phải cân nhắc rất nhiều yếu tố khác nhau.
Định giờ mặt trăng tiêu chuẩn cần thiết lập ít nhất ba đồng hồ chính chạy với nhịp tự nhiên của Mặt Trăng, và sau đó kết hợp ba giờ lại qua một thuật toán để tạo ra một mốc thời gian “ảo” chính xác. Những gì diễn ra sau đó phụ thuộc vào quyết định của các nhà đo lường học. Họ có thể để giờ mặt trăng dựa vào giờ UTC. Trong trường hợp này, giờ mặt trăng ảo này sẽ được đồng bộ thường xuyên với giờ UTC. Giữa các lần đồng bộ, các đồng hồ mặt trăng chính sẽ tiếp tục ghi giờ cho đến lần đồng bộ tiếp theo. Điều này có lợi thế là đơn giản cho người dùng.
Một giải pháp khác là sẽ sử dụng kết quả tổng hợp từ ba chiếc đồng hồ chính như là thời gian độc lập và liên tục, và so sánh nó với giờ UTC. Theo cách này, ngay cả khi kết nối với Trái Đất bị mất, đồng hồ trên Mặt Trăng vẫn thống nhất với nhau và đảm bảo việc điều hướng và giao tiếp. Thiết lập một thời gian độc lập là một mô hình được các cơ quan hàng không vũ trụ nhắm đến để thực hiện các nhiệm vụ không gian xa xôi hơn, chẳng hạn tới Sao Hỏa. Truyền tín hiệu UTC từ Trái Đất lên Sao Hỏa chắc chắn là phức tạp hơn rất nhiều so với việc truyền lên Mặt Trăng.
Nếu chọn giải pháp này, ngày trên Mặt Trăng cũng có thể được định khác đi so với ngày trên Trái Đất. Ngày trái đất lúc nào cũng quan trọng đối với phi hành gia vì nhu cầu ngủ của con người trong chu kỳ 24 tiếng. Bên cạnh đó, vị trí đặt các đồng hồ chính trên Mặt Trăng cũng cần phải được quyết định, có thể là trong quỹ đạo Mặt Trăng hoặc trên bề mặt. (Ở Trái Đất, cao độ ảnh hưởng đến tốc độ kim).
Theo SA.
